不要讓你忘記IC封裝的重要性。以下是Microchip 2005產(chǎn)品選擇器中的幾個(gè)卡：

雖然大多數(shù)設(shè)計(jì)工程師都在使用表面貼裝部件，但請注意，Microchip仍然會(huì)為業(yè)余愛好和傳統(tǒng)市場銷售DIP封裝部件。
在我的辦公桌上篩選時(shí)，我遇到了一些帶有各種IC封裝的物理卡。它們相當(dāng)古老，但仍然是一個(gè)很好的參考。這是我從安森美半導(dǎo)體獲得的一張卡片：

它永遠(yuǎn)不會(huì)讓我驚訝于小型電子零件的變化。我已經(jīng)老了，還記得引入表面貼裝零件的時(shí)候。許多工程師都拒絕，特別是因?yàn)檩^小的部件更難以原型和焊接。一個(gè)問題是精確度;較小的部件在模塑過程中會(huì)對模具施加更大的壓力。這意味著許多部件在較小的封裝中對同一芯片的規(guī)格較差。還存在可靠性問題，其中水分會(huì)在銷釘上蠕動(dòng)并導(dǎo)致可怕的“紫色瘟疫”，即粘接線和墊的腐蝕：

很快，大多數(shù)工程師意識(shí)到小型封裝比問題更有利，特別是在制造商用更好的塑料和先進(jìn)的成型技術(shù)解決了可靠性和精度問題之后，結(jié)合后包裝修剪。在工程師解決了原型設(shè)計(jì)難度后，我們學(xué)會(huì)了喜歡小尺寸。低安裝高度意味著電路板可以在復(fù)雜系統(tǒng)中更緊密地嵌套在一起表面貼裝封裝更能抵抗振動(dòng)問題。這使得工業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)師成為支持者。一旦我們的原型投入生產(chǎn)，我們看到我們可以放置多少更緊密的組件，因?yàn)闆]有通孔遮擋了電路板背面的跡線路徑。
以下是MCC的另一個(gè)示例封裝卡。很高興看到公司認(rèn)識(shí)到該軟件包有時(shí)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師最關(guān)鍵的選擇標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，IC設(shè)計(jì)師如此統(tǒng)治半導(dǎo)體公司，他們認(rèn)為唯一重要的是芯片，而不同的封裝模具幾乎無關(guān)緊要。使用Cadence，Mentor Graphics，Synopsis和其他工具的優(yōu)秀工具，IC設(shè)計(jì)變得更加容易。封裝設(shè)計(jì)仍然非常復(fù)雜，使用較小的封裝和更粗糙的無鉛焊接溫度曲線變得越來越難。

高速部件受到影響包裹。工程師們首先開始在離散邏輯數(shù)字IC中看到這種情況。當(dāng)IC產(chǎn)生快速脈沖時(shí)，引線框架的電感導(dǎo)致接地參考電壓“跳變”。這是愛表面貼裝零件的另一個(gè)原因。較小的物理尺寸意味著引線中的電感較小，因此與早期精密模擬部件不同，表面貼裝封裝中的高速數(shù)字部件得到了改進(jìn)。
德州儀器的這種封裝卡是我見過的最好的封裝卡。很抱歉，在拍攝好照片之前，我把它送走了。它有許多邏輯封裝，對于理解更高引腳數(shù)部件的不同封裝有很大幫助。如果有人有，請拍一些內(nèi)部照片，然后郵寄給我，我會(huì)將照片添加到此博客中。 TI是封裝設(shè)計(jì)的主要?jiǎng)?chuàng)新者，也是幾十年前首次發(fā)現(xiàn)地面反彈問題的人。

隨著半導(dǎo)體行業(yè)的成熟，我希望對IC設(shè)計(jì)師的崇拜有所消退，并且公司意識(shí)到團(tuán)隊(duì)中的所有工程師都是搖滾明星，將極其復(fù)雜和先進(jìn)的產(chǎn)品推向市場。這包括設(shè)計(jì)包的ME，系統(tǒng)級應(yīng)用工程師，測試工程師和制造工程師。確實(shí)需要一個(gè)村莊。如果您認(rèn)為機(jī)械工程師沒有IC設(shè)計(jì)師那么強(qiáng)硬，這里有一個(gè)關(guān)于在大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器/路由器公司工作的朋友的故事。
我的朋友安迪·馬斯托（Andy Masto）現(xiàn)在是一名顧問，他的管理層告訴他，服務(wù)器中的巨型自定義CPU耗散了228W。這對他來說是一個(gè)關(guān)鍵的規(guī)范，因?yàn)樗仨氃O(shè)計(jì)所有的冷卻和氣流。他知道他的管理層是，讓我們稱他們樂觀，因?yàn)闊o能為力是一個(gè)粗魯?shù)脑~。因此，他沒有相信馬斯托認(rèn)為太低的228W數(shù)字，而是走向電源設(shè)計(jì)小組。他告訴他們他們設(shè)計(jì)的CPU功率是多少。他們回答說，“318瓦特。”對于Masto知道新處理器的性能水平來說，這聽起來更合理。他的問題是BGA（球柵陣列）封裝非常龐大。他必須保持盡可能低的溫度，否則BGA和PCB之間的熱膨脹差異將導(dǎo)致IC從板上撕下來。 Masto感謝電源組給他小費(fèi)，并告訴他們他的粉絲需要更多的電力。碰巧的是，CPU的功率大約為310W - 遠(yuǎn)高于最初的228W估計(jì)值。這是系統(tǒng)人員的重要技能之一，可以保持小組之間的溝通，使他們聚合在一個(gè)有效的設(shè)計(jì)上。
當(dāng)我打電話給Masto以刷新我對這個(gè)事件的記憶時(shí)，他指出，“問題是現(xiàn)代BGA源于芯片越來越大以及需要更多焊球來處理這些大型芯片的I/O，電源和接地。模具現(xiàn)在一側(cè)為20至25mm，通常需要2500個(gè)焊球。結(jié)果，BGA封裝已經(jīng)發(fā)展到55平方毫米，這會(huì)導(dǎo)致許多封裝和散熱問題。“焊球的這些問題使我意識(shí)到為什么英特爾將其商用CPU放入帶引腳的封裝中。插座中的插針提供了允許部件熱膨脹所需的合規(guī)性。
Masto還告訴我另一個(gè)問題。他說，使用這些高功率部件，您需要在散熱器上施加非常高的壓力，以便從封裝中獲得可接受的熱量傳遞。問題是這些高壓會(huì)導(dǎo)致焊球隨著時(shí)間的推移變平，Masto稱之為“蠕變”現(xiàn)象。最終，相鄰的焊球?qū)?huì)接觸，這稱為“焊料橋接”.Masto指出，“BGA焊球間距通常是1毫米（0.0394英寸），球約0.65毫米（0.0256英寸）。由于它們之間的間隙很小，因蠕變引起的焊接橋接是一個(gè)真正的問題并導(dǎo)致故障。更糟糕的是，在您將系統(tǒng)投入使用后可能會(huì)發(fā)生一年或更長時(shí)間。這很難診斷;你需要一臺(tái)X光檢查機(jī)才能看到它。“Masto使用非線性有限元分析來優(yōu)化散熱器安裝，避免由于蠕變引起的焊接橋接。

只需將BGA正確安裝在生產(chǎn)中就會(huì)很麻煩，尤其是無鉛焊料需要更高的溫度。 Dage Precision Industries的X射線系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理David Bernard博士指出，隨著水變成蒸汽，包裝中的水分會(huì)導(dǎo)致“爆米花”。這種擴(kuò)展會(huì)使封裝失效，從而導(dǎo)致您在上面看到焊料橋接。而橋接只是一個(gè)極端。您還必須確保所有球接觸并焊接PCB上的焊盤。這就是為什么平面性對于具有BGA的PCB而言非常重要的原因。 HAL（熱空氣調(diào)平）可能不夠平坦，無法使大型BGA成功焊接。您可能需要指定浸金涂層，這樣您就可以利用PCB層壓板的自然平整度。像Ken Bahl團(tuán)隊(duì)在Proto Express上的專家可以引導(dǎo)您正確地進(jìn)行高性能PCB設(shè)計(jì)。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)之前，您應(yīng)該與您的工廠房子交談，并確保您的組裝廠有X射線檢查。像Screaming Circuits這樣的全方位快速裝配車間將確保他們不僅可以安裝BGA，還可以對其進(jìn)行測試，然后重新加工。它們就在Sunstone的街道上，這是另一個(gè)可以處理復(fù)雜木板的工廠就像我說的那樣，不要四處思考另一個(gè)人的工作很容易，只有你有困難。關(guān)于高科技的一切都很難。這就是為什么你必須確保團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)人都知道設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。